Chapitre 2 : Les neuropeptides VIP, PACAP et leurs récepteurs
B. Rôle dans le développement embryonnaire
Le VIP joue un rôle important au cours de l’embryogénèse. Le traitement par le VIP stimule la croissance d’embryons de souris explantés. Ceci se caractérise par un accroissement du volume embryonnaire, une augmentation du nombre de somites, du contenu en ADN et du nombre de cellules en mitoses (Gressens et al., 1993, Hill et al., 1999). Au contraire, l’administration d’un antagoniste du VIP chez des souris gestantes entre le neuvième et onzième jour de vie embryonnaire (E9 à E11) entraîne un retard de croissance et une microcéphalie. A des stades plus tardifs de la gestation, l’antagoniste n’a pas d’effets (Gressens et al., 1994). Quant au PACAP, il inhibe la croissance embryonnaire à de fortes concentrations (Hill et al., 1999) et le traitement avec un de ses antagonistes au cours de l’embryogénèse n’entraine pas de retard de développement (Hill, 2007). Ceci suggère que les propriétés régulatrices sur la croissance embryonnaire sont spécifiques du VIP.
Le VIP est présent chez l’embryon de souris dès le stade E9, cependant l’ARNm du VIP n’est détecté qu’à partir du stade E12, c'est-à-dire après l’étape critique durant laquelle le
Figure 28 : Représentation schématique d’une coupe de cerveau de souris indiquant la localisation de l’ARNm du récepteur PAC1 et celui du PACAP au cours du développement. Les points noirs représentent
les régions exprimant les ARNm du récepteur PAC1 et du PACAP dans le cerveau de souris en développement. Les nombres au dessus des schémas indiquent les jours de gestation ou les jours après la naissance.
La prolifération des cellules neurales décline avec l’âge. La génération des neurones atteint son maximum au jour embronnaire (E) 12-14, tandis que la génération d’astrocytes prend place à partir d’E16 et augmente transitoirement jusqu’aux jours postnataux (P) 10-14. La génération d’oligodendrocytes commence à partir de P10, celle des cellules granulaires cérébelleuses a lieu après E16. D’après Watanabe et al., 2007.
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VIP régule la croissance embryonnaire. Avant le stade E12 et l’achèvement de la formation du placenta, la caduque maternelle (portion maternelle du placenta) est riche en VIP et correspond à la source de VIP agissant sur les récepteurs VIP embryonnaires. En effet, au niveau de la caduque, l’expression de l’ARNm du VIP et l’activité de liaison du VIP atteignent un pic au stade E8 puis ne sont plus observés après le stade E12 (Spong et al., 1999a, b). Après injection par intraveineuse de 125I-VIP à des souris gestantes, le radiopeptide est retrouvé au niveau de l’embryon au stade E10 (Hill et al., 1996). De plus, une heure après injection de 125I-VIP à des rates gestantes, le VIP radiomarqué est détecté au niveau du cerveau du fœtus au stade E17 et est localisé au niveau des régions du cerveau riches en récepteurs du VIP (Hill et al., 1996). Ces résultats suggèrent que le VIP d’origine maternelle peut traverser la barrière placentaire et participer ainsi à la croissance embryonnaire.
C. Rôle dans le développement du système nerveux
Au cours de la neurogénèse, le VIP peut stimuler la prolifération, la différenciation, la croissance neuritique et la survie des neurones. Le VIP joue un rôle important dans la protection des neurones contre la toxicité du glutamate via les astrocytes. Dans le système nerveux central, il stimule la prolifération de certaines populations d’astrocytes et de neurones (pour revue, Moody et al., 2003).
Le PACAP et le récepteur PAC1 sont présents dans le système nerveux embryonnaire de la Souris dès le stade E9.5. Au cours des étapes précoces de la neurogénèse, l’ARNm du récepteur PAC1 est détecté au niveau de la zone ventriculaire le long de l’axe neural. Son expression est ensuite confinée au niveau de la SVZ, le flux de migration rostrale, le bulbe olfactif, l’hippocampe et le cervelet (figure 28) (pour revue, Watanabe et al., 2007). Dans chacune de ces régions, le PACAP joue un rôle dans la prolifération et la différenciation des neurones, des astrocytes et des oligodendrocytes. En effet, le PACAP, mais également le VIP, peuvent réguler la prolifération et la différenciation de cellules souches. Ces deux neuropeptides induisent une différenciation des cellules souches embryonnaires de souris vers un phénotype neuronal. Ce phénomène s’accompagne d’un changement de profil d’expression des récepteurs : les récepteurs PAC1 et VPAC2 sont présents dans les cellules souches embryonnaires alors que les cellules différenciées expriment uniquement le récepteur PAC1 (Cazillis et al., 2004). Le PACAP stimule la prolifération des cellules souches neurales et
Figure 29 : Représentation schématique de la voie de signalisation du PACAP impliquée dans la différenciation des cellules souches neurales en astrocytes. Le PACAP se lie au récepteur PAC1 situé sur les
cellules souches neurales. Le signal transmis via le récepteur PAC1 active la protéine Gq permettant l’activation
de la phospholipase C, du Ca2+ et ensuite de la PKCβ. D’après Watanabe et al., 2007.
Figure 30 : Représentation schématique de la voie de signalisation impliquée dans la prolifération des cellules gliales induite par le VIP/PACAP. AC, adenylyl cyclase ; ERK, extracellular signal-regulated kinase
(P, forme phosphorylée) ; RhoA, petite proteine GTPase de la famille RAS (a, forme active ; i, forme inactive) ;
NT1-6/VIP7-28 hybride et PACAP6-32 sont des antagonistes du récepteur VPAC ; PD 98059, inhibiteur de la kinase
ERK, Ro 25-1553, agoniste spécifique du VPAC2 ; Rp-cAMP, antagoniste de l’AMPc. D’après Masmoudi- Kouki et al., 2007.
Stimulation de la prolifération des cellules gliales Diminution de la prolifération
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induit leur différenciation en astrocytes via les récepteurs PAC1 (Ohno et al., 2005). Cette différenciation se fait par un mécanisme indépendant de la voie de l’AMPc et fait intervenir la phospholipase C et la PKC (Ohno et al., 2005, Watanabe et al., 2006, Nishimoto et al., 2007). En effet, les cellules souches neurales traitées avec des analogues de l’AMPc tels que le 8Br- AMPc ou le db-AMPc, ne se différencient pas. De plus, la différenciation des cellules souches induite par le PACAP n’est pas bloquée par la présence d’un inhibiteur de la PKA (Ohno et al., 2005), mais par la présence d’un inhibiteur de la phospholipase C (U73122), d’un inhibiteur de la PKC (le benzophenanthridine alkaloïd chelerythrine), ou d’un chélateur du calcium intracellulaire (le BAPTA-AM). Au contraire, en présence de PMA, un activateur de la PKC, les cellules souches neurales se différencient en astrocytes alors que le 4α-PMA, un analogue inactif du PMA, n’a pas d’effet (figure 29) (Watanabe et al., 2006).
Enfin, l’implication du VIP et du PACAP dans l’astrocytogénèse a été démontrée in vivo. L’administration d’un antagoniste du VIP à des souris gestantes à E17 induit une déplétion des astrocytes au niveau de la couche supérieure du néocortex chez les souriceaux. Cet effet est inversé par l’administration du VIP, du PACAP ou d’un agoniste du récepteur VPAC2, le Ro25-1553 (Zupan et al., 1998). A des doses de l’ordre du picomolaire, le PACAP38 stimule la prolifération des astrocytes (Hashimoto et al., 2003). Cet effet du PACAP38 est associé à une stimulation de la phosphorylation de ERK1/2 par un mécanisme dépendant de l’AMPc, mais par une voie indépendante de la PKA et PKC (Moroo et al., 1998, Hashimoto et al., 2003). Cependant, à des concentrations plus élevées, le PACAP38 n’a pas d’effets sur la phosphorylation de ERK1/2 et inhibe dans ce cas la prolifération des astrocytes par inactivation de la petite GTPase RhoA (figure 30) (Moroo et al., 1998, Hashimoto et al., 2003, Meyer et al., 2005).
D. Dans la tumorigénèse
Le VIP et le PACAP régulent la prolifération ou la différenciation dans divers tissus sains en particulier lors de la neurogénèse, mais aussi dans diverses lignées tumorales telles que les cancers pulmonaires, coliques, ovariens, prostatiques, mammaires, les mélanomes, les leucémies, ou encore les neuroblastomes (pour revues, Muller et al., 1995, Moody et al., 2003). Ces données seront développées dans le prochain paragraphe, dans la partie « pathologies cancéreuses » (page 42).
1ère Partie – Etude bibliographique
Chapitre 2 – Les neuropeptides VIP, PACAP et leurs récepteurs